一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置与方法

1.本发明属于风力发电部件测试技术领域，涉及一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置与方法。


背景技术：

2.风电叶片的生产制造过程监控等作业程序都需要非常严格的工艺路线的管控与监察，这中间对叶片的老化试验测试环节亦是不可获取的重要环节之一。
3.叶片测试环节中，需要将叶片根端锁紧固定在对应坚固的侧向基座上设计安装的法兰盘中，将叶片表面及叶片内部主要测试处粘贴精密的应变量收集仪，连接到中控，用专业仪器来读取对应位置应变数值并进行系统计算及分析，得出所测叶片的实时应变量等关键数据及信息，为叶片的制造质量把控保驾护航；
4.而让测试叶片进行有效可控的摆动，就需要对待测叶片施加外力干扰，比如现在行业内通用的采用钢丝绳拉拽或采用大摆锤产生的共振频率使叶片摆动方式，虽然可以使测试叶片按照既定方向进行摆动运行，但因为接触式拉拽施加的外力会使叶片局部受力过大，导致叶片受到不可逆转的损伤，同时还会连锁影响到测试数据的准确性、真实性，对叶片测试工作影响巨大。而业内另一种采用大摆锤实现叶片同频共振的驱动方式，虽然也可以实现叶片的可控摆幅，但因叶片长度过于庞大，各段所铺布层厚度不同，所产生的频率也会有巨大差异，而大摆锤所产生的频率却是一致的，这使得所测叶片的摆动幅度会出现非一致性摆动，叶尖较薄的区域就会出现向下或向斜角45度方向偏移晃动，使所收集的数据产生很大偏移性，此外，风电叶片在长达20年之久的服役工作，因当初所采集的测试数据的实际真实性，导致在役叶片实际使用寿命大打折扣，而后对应的叶片赔付及风场叶片更换等工作的接踵而至，产生巨大的经济损失及对国家电力的巨大影响。
5.而因为风电叶片的特殊曲面及不规则外形加上叶片的超长尺寸的特殊性，业内对目前测试数据等结果虽然深知，但也没有更好的办法去优化和彻底规避。本发明也正是基于此而提出的。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了提供一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置与方法，以提高风力机叶片牵引摆动测试的安全性、便捷性与稳定性和精度等。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
8.本发明的技术方案之一提供了一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，包括：
9.设置在被测风力机叶片旁侧的立柱；
10.安装在所述立柱上的磁场方向可调的电磁线圈组件；
11.用于固定在被测风力机叶片上的夹具组件；
12.以及安装在夹具组件两侧并分别正对两个电磁线圈组件的两个无线圈磁铁。
13.进一步的，所述电磁线圈组件所产生的磁场方向垂直于未检测时的被测风力机叶
片。
14.进一步的，所述电磁线圈组件可移动设置在所述立柱上。
15.更进一步的，在立柱上安装具有沿高度方向的自由度的滑轨机构，在滑轨机构上安装有所述电磁线圈组件。
16.更优选的，所述电磁线圈组件通过随型件安装在所述滑轨上，随型件即类似一个常规的线圈安装底座。
17.进一步的，所述立柱分别通过立柱基座滑动设置在地面上，所述立柱基座具有沿地面水平横向移动的自由度。
18.进一步的，所述夹具组件包括紧箍抱住所述风力机叶片的抱夹具，其一般具有可匹配贴合风力机叶片表面轮廓并实现夹紧的型面。
19.进一步的，所述立柱分别与被测风力机叶片的间距满足：在被测风力机叶片牵引摆动过程中，电磁线圈组件与无线圈磁铁之间不会发生接触。
20.进一步的，所述夹具组件的固定位置处于：以被测风力机叶片的叶根为基准点，向叶尖方向延伸55～70m区间范围内的叶身上。
21.本发明的技术方案之二提供了一种用于风力机叶片的牵引摆动测试方法，其基于如上所述的牵引摆动测试装置，该方法包括以下步骤：
22.(1)将牵引摆动测试装置架设于被测风力机叶片的待作业区，并调整至工作位置；
23.(2)启动电磁线圈组件，调节并切换两组电磁线圈组件的频率与产生的磁场方向，通过两组电磁线圈组件与两个无线圈磁铁所产生的牵引力牵引被测风力机叶片按照设定轨迹与频率摆动，即完成。
24.进一步的，摆动测试过程中，两组电磁线圈组件分别与毗邻的无线圈磁铁所产生的对风力机叶片的牵引力方向相同。
25.与现有技术相比，本发明利用通电后的电磁线圈组件与无线圈磁铁之间所产生的作用力，牵引叶片进行摆动工作，可以降低操作者劳动强度，避免作业人员高空作业安全风险，避免刚性牵引叶片造成的叶片本体损伤，还可以改善操作人员的工作舒适度。
附图说明
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为实施例1的测试装置在工作时的示意图；
28.图3为实施例2的测试装置在工作时的示意图；
29.图中标记说明：
30.1-电磁线圈组件，2-机架，3-滑轨机构，301-第一滑轨组件，302-第二滑轨组件，4-调节基准座，5-立柱基座，6-线圈控制箱，7-随型件，8-电磁滤波器，9-立柱，10-无线圈磁铁，11-夹具组件。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
32.以下各实施方式中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。
33.为提高风力机叶片牵引摆动测试的安全性、便捷性与稳定性和精度等，本发明提供了一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其结构参见图1和图2所示，所示，包括：
34.设置在被测风力机叶片旁侧的立柱9；
35.安装在所述立柱9上的磁场方向可调的电磁线圈组件1；
36.用于固定在被测风力机叶片上的夹具组件11；
37.以及安装在夹具组件11两侧并分别正对两个电磁线圈组件1的两个无线圈磁铁10。
38.需要指出的是，本发明的电磁线圈组件1包括产生可控频率及可控电磁场的线圈性电磁铁，对无线圈磁铁10产生对应牵引或排斥的作用力。而无线圈磁铁10则为固定磁极的磁铁块，对电磁铁产生的极性特征作出对应力的反馈与牵引力的动作，对叶片产生对应的推拉力，实现叶片在测试平台上完成对应设定轨迹的摆动动作。
39.在一些具体的实施方式中，所述电磁线圈组件1所产生的磁场方向垂直于未检测时的被测风力机叶片，以方便利用通电后的电磁线圈组件1与无线圈磁铁10之间所产生的作用力，牵引叶片进行摆动工作。
40.在一些具体的实施方式中，所述电磁线圈组件1可移动设置在所述立柱9上，可以使电磁线圈组件1更加方便地调整位置；更加稳定的覆盖待作业区，可以提高整个装置的灵活性和更稳定的牵引性。
41.更具体的实施方式中，在立柱9上安装具有沿高度方向的自由度的滑轨机构3，在滑轨机构3上安装有所述电磁线圈组件1。滑轨机构3用于实现灵活调整调节电磁线圈组件1与无线圈磁铁10块之间的水平高度和偏差位置的和谐性，更大程度优化电磁牵引能稳定性。
42.更优选的，电磁线圈组件1通过随型件7与调节基准座4设置在滑轨机构3上，其实现电磁线圈元件的安装稳固性及长效性，保障电磁线圈组件1在基础座上的稳固性，避免长时间电磁牵引的拉扯力而使电磁线圈出现松动现象。另外，进一步更优选的，立柱9包括机架2，在机架2上设置所述电磁线圈组件1。此处的机架2整体为四方形框架，如滑轨机构3设置在机架2上。
43.在一些具体的实施方式中，所述立柱9分别通过立柱基座5滑动设置在地面上，所述立柱基座5具有沿地面水平横向移动的自由度，其用于灵活调节电磁线圈组件1与夹具组件11上的无线圈磁铁10之间的间隙，更大程度保障磁场牵引能的稳定和有效性。
44.在一些具体的实施方式中，所述夹具组件11包括紧箍抱住所述风力机叶片的抱夹具。
45.在一些具体的实施方式中，所述立柱9分别与被测风力机叶片的间距满足：在被测风力机叶片牵引摆动过程中，电磁线圈组件1与无线圈磁铁10之间不会发生接触。
46.在一些具体的实施方式中，所述夹具组件11的固定位置处于：以被测风力机叶片的叶根为基准点，向叶尖方向延伸55～70m区间范围内的叶身上。
47.在一些具体的实施方式中，整个装置还包括电磁滤波器8，电磁滤波器8设于立柱9上，并可置于控制电磁线圈组件1运行的线圈控制器的箱体内。
48.另外，本发明还提供了一种用于风力机叶片的牵引摆动测试方法，其基于如上所述的牵引摆动测试装置，该方法包括以下步骤：
49.(1)将牵引摆动测试装置架设于被测风力机叶片的待作业区，并调整至工作位置；
50.(2)启动电磁线圈组件1，调节并切换两组电磁线圈组件1的频率与产生的磁场方向，通过两组电磁线圈组件1与两个无线圈磁铁10所产生的牵引力牵引被测风力机叶片按照设定轨迹与频率摆动，即完成。
51.在一些具体的实施方式中，摆动测试过程中，两组电磁线圈组件1分别与毗邻的无线圈磁铁10所产生的对风力机叶片的牵引力方向相同。
52.以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
53.下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
54.实施例1：
55.为提高风力机叶片牵引摆动测试的安全性、便捷性与稳定性和精度等，本发明提供了一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其结构参见图1和图2所示，所示，包括：
56.对称设置在被测风力机叶片两侧的立柱9；
57.分别安装在所述立柱9上的两个磁场方向可调的电磁线圈组件1；
58.用于固定在被测风力机叶片上的夹具组件11；
59.以及安装在夹具组件11两侧并分别正对两个电磁线圈组件1的两个无线圈磁铁10。
60.所述电磁线圈组件1所产生的磁场方向垂直于未检测时的被测风力机叶片，以方便利用通电后的电磁线圈组件1与无线圈磁铁10之间所产生的作用力，牵引叶片进行摆动工作。
61.请再参见图1等所示，所述电磁线圈组件1可移动设置在所述立柱9上，可以使电磁线圈组件1更加方便地调整位置；更加稳定的覆盖待作业区，可以提高整个装置的灵活性和更稳定的牵引性。在立柱9上安装具有沿高度方向的自由度的滑轨机构3，在滑轨机构3上通过通过调节基准座4与随型件7安装所述电磁线圈组件1。另外，进一步更优选的，立柱9包括机架2，此处的机架2整体为四方形框架，如滑轨机构3设置在机架2上。
62.所述立柱9分别通过立柱基座5滑动设置在地面上，所述立柱基座5具有沿地面水平横向移动的自由度。
63.所述夹具组件11包括紧箍抱住所述风力机叶片的抱夹具。
64.所述第一立柱、第二立柱分别与被测风力机叶片的间距满足：在被测风力机叶片牵引摆动过程中，电磁线圈组件1与无线圈磁铁10之间不会发生接触。
65.在一些具体的实施方式中，所述夹具组件11的固定位置处于：以被测风力机叶片的叶根为基准点，向叶尖方向延伸55～70m区间范围内的叶身上。
66.在一些具体的实施方式中，整个装置还包括电磁滤波器8，电磁滤波器8设于立柱9上，并可置于控制电磁线圈组件1运行的线圈控制器的箱体(即线圈控制箱6)内。
67.基于本实施例的测试装置，还提供了一种用于风力机叶片的牵引摆动测试方法，该方法包括以下步骤：
68.(1)将牵引摆动测试装置架设于被测风力机叶片的待作业区，并调整至工作位置；
69.(2)启动电磁线圈组件1，调节并切换两组电磁线圈组件1的频率与产生的磁场方
向，通过两组电磁线圈组件1与两个无线圈磁铁10所产生的牵引力牵引被测风力机叶片按照设定轨迹与频率摆动，即完成。
70.本实施例的摆动测试过程中，两组电磁线圈组件1分别与毗邻的无线圈磁铁10所产生的对风力机叶片的牵引力方向相同，这样，当电磁线圈组件1配合无线圈磁铁10一起协力牵动风力机叶片朝一侧摆动后，再对应切换电磁线圈组件1的磁场方向，使得电磁线圈组件1与无线圈磁铁10之间产生的作用反向，从而牵引风力机叶片再反向朝另一侧摆动，重复上述过程，控制电磁线圈组件1的通电电流大小与切换频率等，即可以牵引被测叶片按照预设轨迹和频率有节奏的摆动。
71.此外，本实施例还需要指出的是，启动电磁线圈组件1之前，还可以连接常规的工控平台端口，调整电磁牵引输出电压、电流。
72.实施例2：
73.在实施例1的基础上，结合图3所示，本实施例还可以再新增一组第二立柱，在第二立柱上另外增设两组分别位于风力机叶片上下方的电磁线圈组件1，同时，也新增一个装设在风力机叶片上的抱夹具11，并在抱夹具11上分别安装朝向此新增的两组电磁线圈组件1的无线圈磁铁10，参考实施例1的左右牵引摆动的测试方式，通过控制此新增的电磁线圈组件1的大小与切换频率等，即可以牵引被测叶片按照预设轨迹与频率进行上下摆动测试。这样，可以实现叶片的左右摆动和上下摆动工作，实现两个测试摆动方向的数据的收集，从而实现测试时间的绝对缩减结果，更早的实现测试数据的产出，提升和缩短叶片的产出与交付周期。
74.总的来说，常规每个风力机叶片在测试平台上进行摆动测试工作需要长达30天甚至更长时间达到了50天或者60天的时间，而且叶片测试过程中不能出现中断行为，而采用本发明的方案，可以将测试时间直接减少压缩至原来的一半左右，甚至更短时间内便可以测试完成一个风机叶片的测试，并得到真实准确的测试数据。
75.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，包括：设置在被测风力机叶片旁侧的立柱；安装在所述立柱上的磁场方向可调的电磁线圈组件；用于固定在被测风力机叶片上的夹具组件；以及安装在夹具组件两侧并分别正对两个电磁线圈组件的两个无线圈磁铁。2.根据权利要求1所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，所述电磁线圈组件所产生的磁场方向垂直于未检测时的被测风力机叶片。3.根据权利要求1所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，所述电磁线圈组件可移动设置在所述立柱上。4.根据权利要求3所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，在立柱上安装具有沿高度方向的自由度的滑轨机构，在滑轨机构上安装有所述电磁线圈组件。5.根据权利要求4所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，所述电磁线圈组件通过随型件设置在所述滑轨机构上。6.根据权利要求1或3所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，所述立柱分别通过立柱基座滑动设置在地面上，所述立柱基座具有沿地面水平横向移动的自由度。7.根据权利要求1所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，所述夹具组件包括紧箍抱住所述风力机叶片的抱夹具。8.根据权利要求1所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，所述立柱分别与被测风力机叶片的间距满足：在被测风力机叶片牵引摆动过程中，电磁线圈组件与无线圈磁铁之间不会发生接触。9.根据权利要求1所述的一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置，其特征在于，所述夹具组件的固定位置处于：以被测风力机叶片的叶根为基准点，向叶尖方向延伸55～70m区间范围内的叶身上。10.一种用于风力机叶片的牵引摆动测试方法，其基于如权利要求1-9任一所述的牵引摆动测试装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将牵引摆动测试装置架设于被测风力机叶片的待作业区，并调整至工作位置；(2)启动电磁线圈组件，调节并切换两组电磁线圈组件的频率与产生的磁场方向，通过两组电磁线圈组件与两个无线圈磁铁所产生的牵引力牵引被测风力机叶片按照设定轨迹与频率摆动，即完成。

技术总结
本发明涉及一种用于风力机叶片的牵引摆动测试装置与方法，该装置包括：设置在被测风力机叶片旁侧的立柱；安装在所述立柱上的磁场方向可调的电磁线圈组件；用于固定在被测风力机叶片上的夹具组件；以及安装在夹具组件两侧并分别正对两个电磁线圈组件的两个无线圈磁铁。与现有技术相比，本发明可以提高风力机叶片牵引摆动测试的安全性、便捷性与稳定性和精度等，可以规避因直接刚性牵引风力机叶片可能导致的叶片受损风险。导致的叶片受损风险。导致的叶片受损风险。


技术研发人员：孙元荣 李建波
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/28